A Tecnologia inigualável de Captação da Força do Vento
A Tecnologia inigualável de Captação da Força do Vento
TURBINA VERTICAL DEC - DULCETTI EOLIC CONVERTER
Descrição
O Eng° Flávio Dulcetti dedicou parte de sua vida no desenvolvimento de produtos, métodos e técnicas de engenharia, sendo detentor de várias patentes no Brasil e no exterior. Recebeu várias premiações e condecorações ao longo de sua carreira. Inventou e desenvolveu uma turbina vertical provida de painéis aerodinâmicos (não possui hélice), para captação da força do vento com características inigualáveis de alto rendimento no aproveitamento da força do vento para transformar em energia rotacional mecânica, destinada à geração de energia elétrica.
As turbinas verticais anteriores comparadas a genialidade na concepção da turbina DEC, eram pouco eficientes, uma vez que todas estas turbinas verticais possuem um lado de empuxo (tração) e outro de arrasto (contravento) que perdia quase toda força de tração produzida no lado do empuxo. O aproveitamento da força do vento se dá pela relação força sobre área e a turbina DEC conseguiu atingir um aproveitamento de 92% da força resultante obtida no lado de tração, com apenas 8% de perda pelo lado de arrasto para que os painéis sejam reposicionados pela ação do vento para o lado do empuxo (tração).
Esse desempenho foi conseguido graças à concepção de painéis que se abrem simultaneamente para cima e para baixo quando de frente para o vento e se fecham quando de costas para o vento, interligados por um sistema de engrenagens que permitem que os painéis funcionem como contrapeso um do outro tanto para se abrirem como para se fecharem, tornando o peso dos painéis próximo de zero em relação a força do vento para abri-los do lado de tração (empuxo) ou fechá-los pelo lado de arrasto (contravento), e o mais importante que o peso zero em relação a força do vento independe do peso próprio dos painéis que podem ser construídos com materiais pesados para grande durabilidade, e para resistir os esforços e intempéries produzidos pelo vento.
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Essa tecnologia da turbina DEC supera com grandes vantagens o estado atual da arte das torres providas com hélices para captação da força do vento, uma vez que as hélices foram desenvolvidas para elas deslocarem a massa de ar, e não para serem movidas pelo vento, situação em que são pouco eficientes. As limitações dos sistemas atualmente utilizados com hélices e comparativos com o sistema DEC serão descritas ao final das considerações da turbina DEC.
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Patentes
Durante a fase de tramitação dos nossos pedidos de patentes a diversos países e continentes, vários examinadores (Europa, EUA, Ásia), nos encaminharam outros projetos detalhados de inventos de turbinas verticais, para que fizéssemos nossas considerações sobre o diferencial no estado da arte em relação a nossa turbina DEC, ocasião em que fizemos todos os esclarecimentos aos escritórios de patentes que reconheceram a inovação e o diferencial da turbina DEC, o que nos deu a oportunidade de constatar a superioridade inigualável da nossa turbina DEC em relação a todos esses outros projetos que apresentavam limitações tanto no rendimento do aproveitamento da força do vento (baixo power coefficient) como de sua concepção estrutural com painéis aerodinâmicos mono apoiados que não permitiam que o sistema atendesse várias classes de potência.
Aplicabilidade
O sistema de captação da força do vento da turbina DEC permite sua utilização para vários tipos de corporificações, podendo atender uma larga faixa de potência para geração de energia elétrica, desde 2KW até 10 MW, em uma única torre, onde esses painéis de captação poderão ser instalados para girar em torno de uma torre em concreto com seção circular para grandes potências, ou girar impulsionando o próprio eixo em aço para potências médias ou menores. Nas configurações de baixa potência podemos ter o Sistema Isolado ou Conectado à Rede da concessionária, onde os sistemas isolados atenderão regiões que não dispõem de energia.
A nossa expectativa dessa tecnologia com vários testes realizados e comprovados, é de que este sistema de captação da força do vento proporciona uma vasta gama de produtos que poderão ser criados para comercialização, como por exemplo postes para iluminação pública sem conexão à rede externa de energia, mini turbinas para atender pequenos consumidores industriais e prediais com interligação a rede da concessionária. Média turbina para atender a faixa de 100 KW a 1 MW, ou turbinas de maior porte que giram em torno de uma torre de concreto armado para geração de 1 a 10 MW. Conforme imagens ilustrativas
Supervisão e Controle
A turbina DEC possui um sistema de Servo motores em seus painéis, que quando acionados manualmente ou automaticamente, pelo sistema eletrônico de supervisão da torre impedem a abertura dos painéis aerodinâmicos tanto para paralisação desejada, quanto para proteger de tempestades ou raramente de ventos com velocidades acima dos máximos previstos para serem suportados pela torre.
O projeto DEC também prevê a possibilidade de instalação de servomotores nos painéis destinados a aumentar ou diminuir a área de captação, controlados pelo sistema de supervisão eletrônico da torre para o melhor controle de rotação, devido a variações na velocidade do vento (imagem ilustrativa figura ).
Característica Funcional
Diferente das hélices, os painéis de captação DEC não possuem limitações estruturais e aerodinâmicas por serem modulados e não mono apoiados, que impeçam a construção de torres para grandes potências como no estado atual da arte com hélices, que não podem utilizar dois conjuntos de hélices na mesma torre. Os painéis aerodinâmicos (DEC) não precisam ser reposicionados para a direção do vento, por sua concepção que capta em qualquer direção, e funcionam perfeitamente com ventos turbulentos à baixa altura, e de menor velocidade comparado ao mínimo necessário exigido pelos sistemas de hélices, aumentando assim, o atlas geográfico para geração de energia eólica, e ainda seus painéis não entram em STALL com altas velocidades do vento como as hélices que trabalham por sustentação como as asas de um avião.
Diferencial (Transporte e Montagem (DEC))
A nova turbina (DEC) requer montagem simples com peças de pequenas dimensões que formam grandes áreas de captação, o que resulta num menor custo para construção, logística, transporte e manutenção. Portanto as torres que utilizarem a turbina vertical (DEC) terão um menor investimento para maiores potências com grande ganho no custo/benefício, tanto de investimentos como na manutenção, uma vez que essa tecnologia utiliza materiais simples, disponíveis e que já vem sendo utilizados em outros produtos há mais de cem anos e de baixo custo.
Evolução do Invento
Flávio ao conceber a ideia de uma forma melhor para captar a força do vento, desenvolveu um protótipo de uma miniatura da torre eólica de apenas 70 cm de altura, acoplado a um mini gerador, assentes sobre uma mesa em seu apartamento residencial onde possuía uma pequena oficina, surpreendente que o ventilador que movia o protótipo consumia 200 Watts, e o protótipo conseguiu gerar 177 Watts acendendo lâmpadas. Os resultados foram tão animadores que Flávio construiu outros três protótipos pouco maiores movidos pelo vento gerando satisfatoriamente acima do resultado esperado na produção de energia. Eufórico com os resultados, Flávio construiu um protótipo de oito metros de altura montado em uma praia de Salinas – PA, provido de painéis que se movimentavam somente da horizontal para baixo, produzindo rotação no eixo que movia um gerador automotivo acoplado a bateria e conversor de voltagem, que nesta configuração isolada de alimentação de energia externa conseguiu manter duas lâmpadas de 400W de vapor metálico acesas em todo período noturno durante seis meses consecutivos até que fosse desmontada a pequena torre.
Ver vídeo autoexplicativo que inclusive mostra de forma clara a comprovação da teoria aerodinâmica desta turbina que quando filmada no sentido do vento, apresenta os painéis todos verticalizados no lado do empuxo, formando uma parede, e o lado de arrasto ou contravento todo aberto, livre se movimentando para o reposicionamento dos painéis para o lado de empuxo sem gerar perdas para este reposicionamento.
Esta configuração de painéis acima descritos, que se movimenta apenas no sentido horizontal para baixo (vertical) em relação ao braço de sustentação, embora com o sucesso de manter as lâmpadas acessas, por um período de seis meses sem conexão à Rede Elétrica, verificamos que este sistema necessitava que os painéis de captação fossem extremamente leves (baixo peso como os utilizados em Salinas), pois girando ao entrarem no contravento, este peso reduziria o aproveitamento da força obtida pelo vento no lado do empuxo.
Aperfeiçoamento dos Painéis de Captação
Em função da percepção descrita acima de que o peso próprio dos painéis no contravento reduziriam o rendimento do aproveitamento da força do vento, limitando assim a utilização de materiais mais resistentes nestes painéis, por esta razão modificamos e desenvolvemos o atual sistema com painéis que abrem simultaneamente para cima e para baixo interligados por engrenagens compensando o peso próprio em relação ao vento como uma gangorra, tornando o peso dos painéis próximo de zero em relação a força do vento. Curioso que quando Flávio teve a ideia de que seria possível que esses painéis funcionariam como contrapeso um para o outro nessa nova configuração, Flávio fez uma simulação com duas pequenas placas de aço de ¼ polegada de espessura intencionalmente extremamente pesadas com tamanho de apenas 30 cm, interligadas por engrenagens com peso total de 15 quilos, e ao colocar este conjunto de frente para o vento do ar condicionado Split de sua sala, as placas abriram ficando verticais, e de costas se fecharam horizontalizando-se mesmo com uma carga de vento fraco em forno de 20 gramas em relação ao tamanho do painel, momento este marcante que comprovou a teoria aerodinâmica, que permitirá a utilização de materiais mais adequados e resistentes para os painéis aerodinâmicos de captação da forca do vento, independente de preocupação ou restrição com o peso próprio em relação a força do vento, inclusive estes painéis possuem um defletor angular em uma extremidade com o objetivo para que os painéis se abram pela força do vento logo na entrada do lado de tração e se fechem logo na entrada do lado de arrasto permitindo um giro de 180º dos painéis totalmente abertos no lado de tração e de 180º fechados (embandeirados no contravento).
Após essa importante comprovação, Flávio construiu uma pequena turbina de 8 metros de altura e de diâmetro utilizando esta nova tecnologia de painéis de captação da força do vento montada, na cidade de Curuçá-PA, que possui ventos com velocidade variando de 1 a 3.7 metros por segundo, acoplada a um gerador e inversor de 40 KW apresentando resultados extremamente satisfatórios, entrando em rotação e operação a partir da velocidade de 2 metros por segundo atingindo a potência máxima de geração, diferente das hélices que nesta faixa de velocidade não funcionariam vide vídeo e imagem ilustrativos desta e outras concepções mencionadas.
Diante dos excelentes resultados obtidos em Curuçá, Flávio construiu uma nova torre de 12m de altura com 10m de diâmetro montada sobre uma torre metálica de fixação de 12m de altura em local onde já existe um parque de geração eólica com hélices em Taiba-CE, local este com ventos variando de 4 a 16 metros por segundo e que proporcionou resultados espetaculares e surpreendentes. Vale ressaltar que o torque desta torre acoplada a um gearbox com relação de 1/100, chegou em torno de 10.000 NM. Estima-se que essa turbina possa ser acoplada a um gerador e demais equipamentos de 1 MW.
Comparativo entre o Estado Atual da Arte com Hélice e a Nova Turbina Vertical DEC
- Os custos das turbinas com hélices são extremamente elevados se comparado com a turbina DEC.
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- O sistema com hélice precisa ser redirecionado quando há mudança no sentido do deslocamento do vento. A Turbina DEC não precisa ser redirecionada.
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- A logística para transporte e montagem das hélices, é extremamente difícil e onerosa, com peças com 50 ou mais metros. A turbina DEC é formada por materiais fáceis de transportar e modulados com montagem extremamente simples e menos onerosa do que as hélices.
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- As turbinas com hélices precisam captar ventos a grandes alturas, quase lamelares, enquanto a turbina DEC pode operar com ventos turbulentos a baixa altura.
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- As hélices se movimentam pela força do vento através de sustentação, e possuem um CP de 0,45% enquanto a turbina DEC utiliza a força do vento por arrasto e possui um CP de 0,78%.
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- As hélices entram em stall quando submetidas a ventos mais fortes parando de girar, enquanto a turbina DEC não entre em stall.
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- A turbina DEC permite aumentar o número de painéis de captação da força do vento para uma única torre conforme o desejo do projetista, enquanto o sistema com hélices não permite a inclusão de dois ou mais conjuntos de hélices na mesma torre, limitando a potência máxima de geração por torre ao comprimento da hélice.
Expectativa de Viabilidade
Como exemplo:
Custo aproximado da turbina DEC que foi montada em Taiba-Ceará: R$ 190.000,00
- Custo aproximado do transporte e montagem da turbina DEC em Taiba-Ceará: R$200.000,00
- Custo estimado de um gerador de 1 MW, e demais equipamentos elétricos, gearbox relação a 1/200: R$250.000,00
- Total investido na turbina DEC de Taíba-Ceará: R$ 640.000,00
– Retorno do investimento
- Capacidade de produção de energia da turbina DEC Taiba-CE, 240.000 KWH/mês. Gerador de 1 MW, considerando apenas 18 horas de vento, atestamos períodos frequentes de 22 horas.
- Considerando a venda do KWH a R$0,80 (centavos) , teremos um faturamento mensal de R$192.000,00.
- Considerando um deságio de 30% do valor do KW/H R$0,56 (centavos) teremos um faturamento mensal de R$134.400,00.
- Com o KW/H vendido a R$0,80 (centavos) teremos a recuperação total do investimento pago em pouco mais de 3 meses.
- Com o KW/H vendido a R$0,56 (centavos) teremos a recuperação total do investimento pago em pouco mais de 5 meses.
Passado o período dos meses para recuperação do investimento teremos quase que o lucro total sobre o faturamento da torre, uma vez que terá apenas uma despesa mensal operacional referente ao aluguel da área onde está instalada, vigia e contador totalizando apenas um custo mês de R$ 3.500,00. Lembrar que a mecânica utilizada na turbina DEC, praticamente não requer nenhum tipo de manutenção.
Objetivos do Inventor
Atrair investidores, empresas, fundos ou outros que queiram participar para explorar essa nova tecnologia, para que com os recursos disponíveis que serão investidos, possamos atingir o ponto para comercialização de todas as corporificações que o invento proporciona, desde as torres eólias de grandes potências girando em eixos de aço, ou as pequenas corporificações para fazendas, indústrias, iluminação pública, com ou sem interligação à rede de energia elétrica das concessionárias.
O Inventor pode participar de empreendimentos ou mesmo receber apenas royalties, ou ainda negociar a liberação para uso ou venda de parte das patentes da Turbina DEC no Brasil, EUA, EUROPA, CANADÁ, Ásia, etc.
